摘要:宇宙四大基本力:引力、电磁力、强力、弱力。原子核由带正电的质子和中子组成,在原子核的尺度内强力比库仑力大得多,但强力是短程力,核子间的距离太大时,强力很快下降消失。
这个世界复杂吗,不,这个世界很简单。
上夸克、下夸克、电子就可以组成我们这丰富多彩的世界。
当然,光有这几种基本粒子是不行的,就好像你买了一台车,但如果它不能动,那也毫无意义。
但是只要加上另外4种力,上夸克、下夸克、电子 便能拥有强大的灵魂,它们就可以组合出这花花世界。
宇宙中的所有现象都可以用这4种力来解释:引力、电磁力、强力、弱力。
引力、电磁力 作用于宏观世界;强力、弱力 作用于微观世界。
现在我们一起走入这4种力,看它们如何各显神通操纵这多彩的世界。
最先上场的是我们熟悉的引力,它不但让我们能牢固地脚踏大地,而且还维持着地球不停地绕着太阳转动,宇宙星系间的有序运行离不开引力。
物体质量有多大,决定着它能产生多强的引力,对引力会有多大的反应,如果你的能量足够大,能灵活控制 引力,那日月星辰都将臣服于你,一个不高兴,就可以让月亮围着太阳转,地球围着月亮转。
一说起电磁力,很多人会想起麦克斯韦,因为牛顿统一了天上和地上的力,而麦克斯韦统一了电、磁、光,描述电磁力的麦克斯韦方程组也是许多朋友的噩梦。
如果离开电磁力,现代社会马上就会分崩离析,大自然中的风雨雷电、生活中的手机电脑,在本质上都是电磁力。
从微观的角度说,粒子电荷在电磁力中扮演着物质质量在引力中的角色:决定粒子能产生多强的电磁力,对电磁力有多大的反应。
如果你能控制电磁力,那就能呼风唤雨、千里眼、顺风耳都不在话下。
但对于强力和弱力许多人就比较陌生了,因为它们在超过亚原子尺度以外就完全失去了作用,它们是作用在原子核中的力。
爱因斯坦用广义相对论驯服了引力,用狭义相对论安置好了电磁力之后,他就开始了大一统之路:统一引力和电磁力。
但很遗憾的是,受限于当时的实验仪器,一直没有能够发现原子核内部两种新的力:强力和弱力。
所以结果可想而知,爱因斯坦穷尽了他的后半生都没能统一引力和电磁力。
当然,即使在20世纪四五十年代发现了强力和弱力,直到今天,也没有谁能够把这四种力统一在一起。
即使杨振宁的杨-米尔斯理论统一了电磁力、强力和弱力,但引力永远都是那个桀骜不驯的例外。
当然,现在弦论在干大统一的事,不过这不是今天的重点。
现在回到主题。
首先回答什么是强力?
原子核之所以没有被带正电荷的质子给拆了,就是因强力将夸克“胶结”在质子和中子内部,又把质子和中子紧紧捆在一起塞进原子核,所以才有了我们看到的世界。
强力还可以用来制造原子弹、氢弹、夸克弹,甚至反物质弹,如果你能控制强力,那一朵朵死亡之花也能把你推往上帝的神坛。
现在就只剩下 弱力了。
弱力 虽然有个弱字,但实际上并不弱,五彩缤纷的世界就是因为 弱力 才得以实现。
弱力最为人所熟悉的作用是物质(如铀和钴)的放射性衰变。
两个上夸克+一个下夸克=质子;
两个下夸克+一个上夸克=中子。
弱力能把一种夸克变成另外一种夸克,一个中子里面有3个夸克,如果把其中的一个下夸克通过弱力变成上夸克,其它两个不变,那么,这个中子就会变成质子。
这质子和中子的互相转换大有用处。
比如说元素周期表里面的铁元素,通过俘获俩中子,然后用弱力把一个中子变成了质子,这个铁元素就能变成钴元素;
同样道理钴元素俘获俩中子后,也会变成镍元素;
镍元素俘获中子后会变成铜元素;
铜元素素俘获中子后会变成锡元素。
以此类推,原子核不断的吃中子,越吃越大,就可以变成后面所有的元素。
无论是核聚变还是中子俘获,弱力都起了非常大的作用,如果没有弱力,百分之80的元素无法形成,如果没有这么多元素,生命也就不会诞生。
弱力能让夸克相互转换,进而实现质子、中子互相转换,最终辅助创造了80%的化学元素。
如果你能掌握弱力,你就掌握了创造世界的密码。
这4种力是不是各有乾坤,如果谁能控制这4种力,谁就能成为上帝。